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直接参与作物新陈代谢

日期:2019-03-09 00:52

  肥料是国家粮食安全的重要保障,养分资源高效利用是保证农业可持续发展的永恒主题。我国肥料利用率偏低,常年的化肥用量达到6000万吨,占到世界化肥消费总量的35%。单位耕地面积的化肥用量是世界平均水平的3倍,肥料利用率只有30%到35%,远低于发达国家50%到60%的水平。

  “肥料养分利用不充分的情况必然导致一个结果就是面源污染加剧。与发达国家相比,我国肥料高投入、高产出的集约化生产体系要协同高产、高效以及环境保护多重目标,这一命题更具有特殊性和挑战性。”中国农科院农业资源与农业区划研究所植物营养团队首席科学家周卫表示。

  据了解,植物生长需要16种必要的营养物质,有碳、氢、氧、氮、磷、钾6种大量元素,钙、镁、硫3种中量元素,铁、锰、硼、锌、铜、钼、氯7种微量元素。按照人们以往的施肥习惯,只注重氮磷钾,而忽略了其他的中量和微量元素,给作物生长带来了影响。

  周卫带领植物营养团队针对我国低产田面积大、化肥利用率低等问题,开展理论、方法、技术、产品创新,构建养分资源高效利用的方法、理论、技术体系。他们在研究中发现,硫和钙两种中量元素对植物的生长起着重要作用,而往往这两种元素在施肥过程中容易被人们所忽略。

  硫是构成含硫氨基酸和蛋白质的基本元素,也是合成其他生物活性物质的重要成分,直接参与作物新陈代谢。合理使用硫肥,可提高农作物的营养价值及商品率,还可以提升大量元素和微量元素的利用率。缺钙则会引起果树、蔬菜一系列生理病态,影响作物产量和农产品的竞争力。

  针对上述问题,周卫团队首次研究了淹水条件下土壤有机硫矿化、硫磺的氧化、外源硫在土壤中的转化与生物有效性,发现土壤中存在有机硫与无机硫相互转化的固定和释放机制,为硫肥高效施用提供科学依据。同时,他们提出了钙养分的非维管束吸收机理和果面营养概念,为作物高效补钙提供了理论基础和技术途径。

  多年来,团队研发了作物、蔬菜和果树等高效硫肥与高效钙肥等新型肥料,为遏制土壤缺硫和缺钙的发生提供了可行途径,相关成果获得国家科技进步奖二等奖。

  此外,植物营养团队建立了养分推荐方法,应用计算机软件技术,研制了作物养分专家系统,实现了4R(肥料用量、品种、施肥时期、施肥位置)养分管理,实现小麦和玉米减施氮肥30%以上,提高作物氮素利用率10%以上。团队还实施了有机肥料替代化肥养分策略,与习惯施肥比较,氮素有机替代增产4.6%至25%,可减施化学氮肥32%至44%,氮肥利用率提高11%至26%,为化肥减施增效提供了有效技术途径。

  周卫表示,团队未来将围绕粮食作物、经济作物、蔬菜、果树4类作物,力争在建立肥料减控标准、集成减施技术模式和创新产品装备等方面实现新突破,为我国化肥减施增效行动提供科技支撑。(经济日报 记者 常理)